论文部分内容阅读
磁谐振无线电能传输技术能在中等距离上高效率地无线传输电能,应用该技术为转轴上的嵌入式系统供电已经成为一个研究热点。该类应用中常采用照射式磁谐振无线电能传输系统,然而该系统存在随轴转动时能量传输不稳定、平均能量传输效率较低的问题。针对该问题,本文创新性地提出了一种双环式线圈结构设计,将该线圈应用于磁谐振无线电能传输系统中,能够为转轴上的嵌入式系统稳定、高效地供电。本文主要内容及结论如下: 1、对磁谐振无线电能传输系统进行建模与分析,得到系统在谐振条件下的最大效率表达式;分析了线圈电感、互感、电阻及品质因数等参数对于系统能量传输效率的影响;研究线圈结构不同以及线圈相对位置变化时系统的能量传输性能,为线圈的优化设计提供了理论指导。 2、仿真分析了照射式系统存在的问题,提出了双环式线圈结构设计。从理论上分析了该线圈所产生磁场的特性,并从实际应用的角度出发设计了线圈的具体结构,仿真得到线圈的磁场分布以及不同线圈半径、宽度和相对位置下的能量传输效果。结果表明:双环式磁谐振无线电能传输系统能为转轴上的嵌入式系统稳定、高效地供电;为提高传输效率,应尽量减少两线圈的轴向偏移、半径差和宽度差。 3、分别搭建了双环式系统和照射式系统,实验测试了金属转轴以及转动角度变化对两系统传输性能的影响,研究了双环式系统的线圈半径和宽度对系统传输效率的影响。结果表明:相比于照射式系统,双环式系统的能量传输更加高效稳定;当发射与接收线圈半径相同时,系统的能量传输效率最大;随着线圈宽度差的增大,传输效率减小。